自宅でWiFiネットワークを使用し、有線ではない場合に待ち時間が長くなるのはなぜですか？

あなたの多くは、場合によっては、無線LAN 特にケーブル経由で得られる待ち時間と比較すると、接続の待ち時間が長すぎます。ケーブルを介して接続する場合、接続遅延（パケットがPCからルーターに到達するのにかかる時間）は通常1ミリ秒以下ですが、WiFiを介すると、遅延があったとしても3〜4ミリ秒の良好な遅延を見つけることができます。場合によっては100msを超えます。今日この記事では、なぜこれが発生するのか、そしてこの頻繁な問題をどのように軽減できるのかを説明します。

WiFiで待ち時間が長いのはなぜですか？

私がWiFiネットワークで高い遅延を抱えている理由について話す前に、私たち全員が定期的に使用しているワイヤレスWiFiネットワークがどのように機能するかについて少し知っておく必要があります。

ワイヤレスWiFiネットワークは CSMA / CAネットワークアクセス制御プロトコル（衝突回避を備えたキャリアセンスマルチアクセス） つまり、キャリア検出と衝突回避による多元接続を利用します。このプロトコルは、複数のステーション（ワイヤレスクライアントなど）が同じ伝送媒体（この場合は空気）を使用できるようにするために不可欠です。通信に関与する各チームは、空中でのフレームの衝突の可能性を回避するために、送信する前に送信する意図を発表します。この動作のおかげで、フレームの衝突とその後の再送信を回避できます。誰かが送信している場合、新しい衝突の可能性を減らすためにランダムな時間が待機されます。

基本的にWiFiネットワークの通信プロセスはXNUMXつのステップで構成されます。最初にネットワークが無料かどうかを確認し、無料かどうかを確認して情報を送信し、最後に受信者がすべてを正しく受信したことを示す確認を待ちます。。 CSMA / CAは、ワイヤレスネットワークのいくつかの典型的な問題を解決します。

「隠された」WiFiクライアント：クライアントは、チャネルが無料であると信じている場合がありますが、実際には、別のクライアントが送信していて、このクライアントがそれを「聞いていない」ためではありません。
公開されたWiFiクライアント：クライアントは、チャネルがビジーであると信じている可能性がありますが、実際には、他のクライアントが通信に干渉していないためではありません。

WiFi 5までのWiFiネットワークでは、 OFDM（直交周波数分割多重方式） 、このテクノロジーにより、異なる周波数の搬送波のセットを多重化できます。各搬送波は情報を伝送し、QAMまたはPSKで変調されます。 WiFi 5ネットワークでは、直交振幅変調は256QAMですが、最新のWiFi 6規格では、最大1024QAMをサポートしているため、最新の規格では、シンボルごとにより多くのデータを送信できます。 WiFi 6ネットワークでは、 OFDMA（直交周波数分割多元接続） これまでのOFDMを大幅に改善したテクノロジーが組み込まれています。OFDMAテクノロジーはOFDMの「マルチユーザー」であり、サブキャリアまたはサブキャリアと呼ばれる特定のチャネルのスペクトルを共有できます。低速アプリケーション。チャネルは、ワイヤレスクライアントのニーズに応じてグループに分割および分割され、数十のクライアントが接続されている場合にWiFiワイヤレスネットワークを大幅に最適化します。

WiFiネットワークの遅延が大きいのは、いくつかの理由が考えられます。理由がXNUMXつしかない場合もあれば、ここで説明する理由がXNUMXつXNUMXつある場合もあります。

WiFiルーターやAPから遠く離れています

WiFiルーターまたはAPから非常に離れている場合、カバレッジが低くなります。これは、パケットがWiFiクライアントからWiFiルーターまたはAPに到達するまでに時間がかかることを意味します。アクセスポイントから非常に離れている場合に最も重要なことは、通常、他のWiFiクライアントが送信しているため、チャネルが自由にブロードキャストできるようになるまで「待機」する必要があるため、遅延が大きくなる可能性があることです。通常よりも、衝突があり、パケットを再送信する必要がある場合でも。

さらに、非常に重要な詳細は、「遅い」顧客は、パッケージの送信に時間がかかるため、速い顧客を傷つけることです。 WiFiルーターまたはAPから非常に離れていると、同期速度が低下し、実際の速度が低下するため、これも考慮する必要があります。

同時に接続されている多くのWiFiクライアント

WiFiルーターまたはAPに同時に接続されているWiFiクライアントが多数ある場合、ワイヤレスネットワークはさらに崩壊し、チャネルが自由にブロードキャストできるようになるまで、より長く待つ必要があります。新しいルーターには、MU-MIMOやOFDMAなどのテクノロジーが組み込まれており、この側面を大幅に改善し、同時に送信するグループ（MU-MIMO）を作成し、すべてのクライアントにサービスを提供するサブキャリア（OFDMA）を作成します。

多くのWiFiクライアントが同じルーターまたはAPに同時に接続されている場合、それらが「スタンバイ」であるかどうかに関係なく、それらは常に一部のデータを転送するため、チャネルの占有率が高くなり、したがって、ワイヤレスネットワークの崩壊が大きくなると、チャネルが自由にブロードキャストできるようになるまで「待機」する必要があります。この場合、以前と同じですが、WiFiクライアントが多数ある場合、WiFiネットワークカードのタイプまたはカバレッジが少ないために一部のクライアントが「遅い」可能性があり、これは残りの部分に影響します。ネットワーク。

」と呼ばれる技術があります 通信時間の公平性 」を使用すると、WiFiルーターまたはAPが各ワイヤレスクライアントに特定の時間を提供してブロードキャストできるようになります。このようにして、高速クライアントと低速クライアントが混在する環境では、次のパフォーマンスを向上させることができます。最も遅いクライアントによって中断されないため、最も速いクライアントは、WiFi接続の速度を上げて待ち時間を短縮します。この機能は、数十のワイヤレスクライアントが接続されている環境に最適です。

大量のデータを転送するWiFiクライアント

XNUMXつ以上のWiFiクライアントが大量のデータを転送している場合、パケットをブロードキャストできるようにするためのワイヤレスネットワークの「穴」を見つけるのがより困難になるため、実行できずに遅延が増加します。何でも。データの送受信を停止しないワイヤレスクライアントまたは複数のクライアントがある場合、他のワイヤレスクライアントは、送信できるようになるまでより長く待機する必要があるため、被害を受けます。これは、接続されたワイヤレスクライアントごとに帯域幅制御を実行することで軽減できます。これにより、同じWiFiクライアントが使用可能なすべてのチャネル時間を占有できなくなり、WiFi接続の遅延が減少します。

他のWiFiネットワークおよび周波数帯域との干渉

WiFiルーターまたはAPが他の隣接ネットワークと同じWiFiチャネルで送信している場合、ルーターまたはAPと、WiFiクライアントの両方が通信時間を「占有」するため、干渉する可能性があります。これらの干渉は、ネットワークが解放されるまでお客様が待たなければならないため、高い遅延を引き起こす可能性もあります。

2.4GHz帯域は5GHz帯域よりも広い範囲を持っています。これは、近隣のWiFiネットワークとの干渉の明らかな問題です。 2.4GHz帯域を使用すると、隣接するWiFiネットワークとの干渉が増える可能性が非常に高いため、接続の遅延が大きくなります。 5GHz帯域（範囲が狭い）を使用する場合、隣接するネットワークとの干渉は確実に発生しません。少なくとも、隣接するWiFiネットワークとの干渉はそれほど発生しないため、最高の遅延を実現したい場合は、常に5GHzの帯域を使用する必要があります。間もなくWiFi6Eのおかげで6GHz帯域が利用可能になります。これにより、新しい周波数帯域を使用することで、WiFiネットワークの干渉を大幅に減らすことができます。

ご覧のとおり、これらがWiFi接続で高い遅延が発生する可能性がある理由です。ここで、問題を軽減するためのいくつかの解決策を提供します（確かに完全に解決することはできないため）。

WiFiでの待ち時間が長いという問題を軽減するためのソリューション

ルーターから離れている場合

WiFiルーターまたはWiFiアクセスポイントから遠く離れている場合、できる最善のことは、ブロードキャストしているAPに近づくことです。これにより、カバレッジが向上し、同期速度が向上し、パフォーマンスが向上し、遅延が減少します。 WiFiネットワーク管理者の場合は、Airtime Fairness機能をアクティブにして、APから遠く離れたこれらの「遅い」クライアントがアクセスポイントに近い速いクライアントに害を及ぼすのを防ぐことをお勧めします。また、WiFiネットワークから追い出し、他の人に害を及ぼさないために、離れすぎているWiFiクライアントには切断機能を使用することをお勧めします。

同時に接続されているWiFiクライアントが多い場合

同じWiFiルーターまたはAPに同時に接続されているWiFiクライアントが多数ある場合、これをより耐えやすくし、遅延に影響を与えないようにするXNUMXつの方法があります。最初にできることは、「Airtime Fairness」をアクティブにして、遅いクライアントが速いクライアントに害を及ぼさないようにすることです。別のオプションは、ワイヤレスクライアントの負荷を分散するための追加のアクセスポイントをインストールするか、ノードの相互接続専用の周波数帯域を持つ同時トリプルバンドを備えたWiFiメッシュシステムをインストールすることです（イーサネットバックホールがはるかに優れている場合）。このようにして、すべてのワイヤレスクライアントを複数のノードに分散し、負荷分散を実行します。

クライアントが大量のデータを転送している場合

クライアントが大量のデータを転送する場合は、ワイヤレスクライアントごとの最大帯域幅を制限することをお勧めします。たとえば、ネットワークに接続されている各WiFiクライアントを50Mbpsの対称速度でダウンロードするようにします。これにより、回避できます。ワイヤレスWiFiクライアントがネットワークのすべてのWiFi帯域幅を独占していること。さらに、この場合、Airtime Fairnessを有効にして、遅いクライアントが速いクライアントに損傷を与えるのを防ぎ、ワイヤレスネットワークを可能な限り最適化することもお勧めします。

5GHzまたは6GHzを使用し、必要に応じてチャネルを変更します

2.4GHz帯を使用して接続する場合は、干渉をできるだけ少なくするために、5GHz帯または将来の6GHz周波数帯に接続することをお勧めします。干渉がある場合、WiFiチャネルを変更すると、接続の遅延も改善されます。さらに、40GHzで2.4MHz、80GHzで5MHzなどの非常に大きなチャネル幅を使用する場合は、チャネルの幅（最大実速度を下げるという犠牲を払って）は、他のWiFiネットワークとの干渉が少なくなります。

ご覧のとおり、私たちが自分自身を見つけるシナリオに応じて、WiFi接続の遅延を改善するためにさまざまなアクションを実行できます。